(57)【要約】【課題】  オートフォーカス装置では至近端は０センチから無限遠までに合焦する必要がある。最悪だと至近端である撮像レンズ前０センチメートルから無限遠にまで焦点を合わせながら撮像した画像の高周波成分を分析しなくてはならず、被写体に最適に合焦するまで時間が掛かることがある。【解決手段】  撮像手段と表示手段の位置関係により合焦可能な範囲を制限する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学像を結像するための撮像レンズと、結像した光学像から映像信号を生成する撮像手段と、撮像している画像を表示する画像表示手段と、撮像手段と画像表示手段の相対的な姿勢を検出する姿勢検知手段と、合焦制御手段を有し、前記撮像手段と前記画像表示手段は相対的に撮像する方向もしくは表示する方向を変えることができる撮像装置であり、前記姿勢検知手段が検知した撮像手段の撮像する方向と前記画像表示手段の表示する方向の相対的な関係より、前記合焦制御手段は前記撮像レンズを制御して合焦制御を行うにあたり合焦範囲を変えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
光学像を結像するための一つもしくは複数の撮像レンズと、結像した光学像から映像信号を生成する前記撮像レンズと対になる複数の撮像手段と、前記撮像手段が撮像している画像を表示する一つもしくは複数の表示手段と、撮像時に使用する前記撮像手段と前記表示手段を選択する選択手段と、合焦制御手段を持つ撮像装置であり、前記選択手段の選択した既知の撮像手段の撮像する方向と表示手段の表示する方向の相対的な関係により、前記合焦制御手段は前記撮像レンズを制御して合焦制御を行うにあたり合焦範囲を変えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルスチルカメラやカメラ一体型ＶＴＲや、携帯情報端末などに装備された撮像装置の合焦制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラやカメラ一体型ＶＴＲでは、撮像している画像をリアルタイムに表示する手段として例えば画像表示パネルを持つものがある。これらの画像表示パネルは撮影者が撮像している画像を観察するために設けられ、撮影者から見やすいように撮影者の方向を向いている。この画像表示パネルはデジタルスチルカメラやカメラ一体型ＶＴＲを頭上に掲げて人混みの前方を撮影したり、足元近くに構えて地面に咲く花などを撮影するときに、撮影者が撮像している画像を観察できるように撮影者に向けて回転させたり移動できるものがある。また、カメラ付きのＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）やカメラ付き携帯電話などでは、画像表示パネルではなくカメラ部自体の撮像方向を変えることができるものもある。
【０００３】
これらは撮影者と相対する被写体だけではなく、撮影者がカメラ部と画像表示パネルを撮影者自身に向けることにより撮影者自身を撮影することができるものもある。またはカメラ付き携帯電話においては撮影者と相対する被写体を撮影するためのカメラだけではなく、撮影者自身を撮影する専用のカメラを備えるものもある。またカメラは一つしか持たないが、カメラが撮影する方向からでも観察できる位置に画像表示パネルを備え、撮影者自身を撮影できる物もある。
【０００４】
図３はカメラ一体型ＶＴＲにおいて通常の撮影をしていることを表した図であり、この場合にはカメラ部は撮影者とは相対する方向を撮影しており、画像表示パネルは撮影者のいる方向を向いている。画像表示パネルにより、撮影者はカメラ一体型ＶＴＲにおいて被写体がどのように撮影されているかを確認することができる。
【０００５】
図４はカメラ付き携帯電話において通常の撮影をしていることを表した図であり、この場合にはカメラ部はこの図では確認できないが画像表示部の反対側にあり撮影者に相対する被写体の方向に向いており、画像表示パネルは撮影者のいる方向を向いている。この場合も前記カメラ一体型ＶＴＲと同様に撮影者は画像表示パネルによりカメラ付き携帯電話のカメラ部において被写体がどのように撮影されているかを確認することができる。
【０００６】
ここで撮影者自身を撮影するとき(以下、自分撮り撮影と呼ぶ)、撮像している画像を表示する画像表示パネルをカメラ部が撮像する方向に向けたり、もしくはカメラ部を画像表示パネルが表示する方向に向けたり、もしくは撮影者を撮影する専用のカメラに切り換える。
【０００７】
図５はカメラ一体型ＶＴＲにおける自分撮り撮影を表した図である。また図６はカメラが撮影する方向にも画像表示パネルを備えたカメラ付き携帯電話における自分撮り撮影を表した図である。
【特許文献１】特開2003-069880号公報
【特許文献２】特開2003-224761号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
カメラ一体型ＶＴＲやカメラ付き携帯電話では、被写体までの距離に応じて自動的にピントを合わせる自動合焦機能を持つものがある。近年一般的なＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｔｈｅ  Ｌｅｎｓ）方式では、撮像レンズ内のフォーカスレンズをアクチュエーターで光軸方向に移動させながら、撮像レンズで結像された画像の高周波成分が最大になるように制御する。これにより被写体にピントをあわせることができて、より詳細に被写体を撮影することができる。
【０００９】
このＴＴＬ方式の合焦機能において撮像レンズ内のフォーカスレンズを光軸上で移動させてピントをあわせるが、撮像レンズから被写体までの結像可能な距離は設計にもよるが至近端でマクロ領域まで含めると０センチから無限遠までとなる。ここでカメラの合焦機能を投入し被写体に合焦させる場合、最悪だと至近端である撮像レンズ前０センチメートルから無限遠にまで焦点を合わせながら撮像した画像の高周波成分を分析しなくてはならず、被写体に最適に合焦するまで時間が掛かることがある。
【００１０】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的は撮影目的により合焦機能の合焦する範囲を制限することにより、合焦までの時間を短縮して快適な撮影を行える撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するため撮像レンズと、撮像手段と、画像表示手段と、撮像手段と画像表示手段の相対的な姿勢を検出する姿勢検知手段と、合焦制御手段を持つ撮像装置であり、姿勢検知手段の検知した撮像手段と表示手段の相対的な姿勢により合焦制御手段の制御を変える。
【００１２】
また本発明では上記目的を達成するため、一つもしくは複数の撮像レンズと、前記撮像レンズと対になる撮像手段と、一つもしくは複数の画像表示手段と、撮影に使用する撮像手段と画像表示手段を選択する選択手段と、合焦制御手段を持つ撮像装置であり、選択手段の選択した撮像手段と表示手段の組み合わせにより合焦制御手段の制御を変える。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように本発明の第一の実施の形態では、撮像部と画像表示部の相対的な姿勢を変えることができる撮像装置において、その姿勢を検知する手段を用いて撮像部が撮像している方向と画像表示部が表示している方向を検知し、そこから通常の撮影をしているのか自分撮り撮影をしているのかを判別する。
【００１４】
また本発明の第二の実施の形態では、一つもしくは複数の撮像部と一つもしくは複数の画像表示部を持つ撮像装置において、この複数の撮像部もしくは画像表示部を選択する選択手段により、既知の撮像部の撮影する方向と画像表示部の表示する方向から、通常の撮影をしているのか自分撮り撮影をしているのかを判別する。
【００１５】
これら判別した撮影状態から、通常撮影時には最短合焦距離から無限遠まで合焦範囲を制限せず全ての距離にある被写体に合焦することができ、自分撮り撮影時には最短合焦距離から被写体が存在する範囲内に合焦範囲を制限することにより、無駄に被写体より遠い距離にまで合焦制御によるレンズ駆動をしないことにより素早い合焦制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の第一の実施の形態について図面を参照して説明する。本発明の撮像装置における実施の形態では撮像手段と表示手段を一つずつ持ち、撮像手段であるカメラ部と表示手段である液晶パネル等の画像表示パネルは相対的な撮像・表示方向を変えることができる。従来の技術で述べたように、例えばカメラ一体型ＶＴＲにおいて図３のように通常の撮影時にはカメラ部を撮影者に相対する被写体の方向に向け、画像表示パネルは撮影者の方向に向けて撮影を行う。また図５のように撮影者自身を撮影する自分撮り撮影のときにはカメラ部を自分に向けると共に画像表示パネルも自分に向ける。
【００１７】
図１は本発明の第一の実施の形態による撮像装置のブロック図である。１−１は被写体の光学像を結像する撮像レンズである。１−２は撮像素子であり、前記撮像レンズ１−１は被写体の光学像を撮像素子１−２上に結像し、撮像素子１−２は光学像を電気信号に変換する。１−３はＣＤＳ／ＡＧＣ回路であり、撮像素子１−２から出力された信号の雑音を低減し、その信号レベルを調整する。１−４はＣＤＳ／ＡＧＣ回路１−３から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器である。１−５はＡＤ変換器１−４が出力したデジタル信号から映像信号を生成するカメラ信号処理回路である。１−６はカメラ信号処理回路１−５で生成した映像信号を表示する画像表示パネルである。１−７は図３や図５で説明したように撮像装置のカメラ部と画像表示パネルの双方が相対的に向いている姿勢を検知する姿勢検知回路である。１−８はピントをあわせる制御を行う合焦制御回路である。１−９はピントを合わせるために撮像レンズ１−１を駆動するためのフォーカスモーターである。
【００１８】
ここで通常の撮影時には前述の通り図３のようにカメラ一体型ＶＴＲのカメラ部を撮影者と相対する被写体の方向に向け、画像表示パネルはカメラ一体型ＶＴＲで撮像している画像を観察するために撮影者の方向に向けている。このようにカメラ部と画像表示パネルの相対的な姿勢は姿勢検知回路１−７で検知される。ここでカメラ部と画像表示パネルの向いている方向が相対的に反対方向である場合には、合焦制御回路１−８では通常の撮影であると判断する。
【００１９】
撮影者が撮影者自身を撮影する自分撮り撮影のとき、図５のようにカメラ一体型ＶＴＲのカメラ部を撮影者自身の方向に向け、また画像表示パネルもカメラ一体型ＶＴＲで撮像している画像を観察するために撮影者の方向に向ける。このように自分撮り撮影をしている時にはカメラ部と画像表示パネルの向いている方向が相対的に同方向となる。そしてこの相対的な姿勢は姿勢検知回路１−７で検知される。ここでカメラ部と画像表示パネルの向いている方向が相対的に同方向である場合には、合焦制御回路１−８では自分撮り撮影であると判断する。
【００２０】
図７はカメラ一体型ＶＴＲとその画像表示部について表した図である。ここでカメラ一体型ＶＴＲは左方向を撮影しており、通常の撮影時には撮影者はカメラ一体型ＶＴＲの後方、図７で言えばカメラ一体型ＶＴＲの右に位置する。画像表示部はカメラ部が撮影している方向とは正反対の方向に向いている状態で０°とする。カメラ一体型ＶＴＲにおける画像表示パネルの付け根の軸に、画像表示パネルの向き、すなわち回転角度センサを設置して姿勢検知手段とする。
【００２１】
通常の撮影時に撮影者がカメラ一体型ＶＴＲを胸の前に両手で保持するときは、画像表示部の表示面が撮影者の視線に対して垂直になるように画像表示部を＋４５°程度に回転させる。ハイアングル撮影をするときは、撮影者はカメラ一体型ＶＴＲを高い位置に構え画像表示部を−４５°から−９０°程度に回転させて撮影する。また逆にローアングル撮影をするときには、撮影者はカメラ一体型ＶＴＲを低い位置に構え画像表示部を＋４５°から＋９０°程度に回転させて撮影する。そして撮影者が撮影者自身を撮影する自分撮り撮影をするときは、図５に示すように撮影者はカメラ一体型ＶＴＲのカメラ部を自分の方向に向け、画像表示部は＋１３５°から＋１８０°程度に回転させカメラ部と同じ方向に画像表示部を向けて撮影者自身に撮影している画像を見えるようにする。
【００２２】
このようにカメラ部と表示する方向を変えることが出来る画像表示部を持つ撮像装置においては、画像表示部の回転角度により通常の撮影か撮影者自身を撮影する自分撮り撮影かを判断することができる。
【００２３】
図７に示したようなカメラ一体型ＶＴＲにおいては、画像表示部の回転角度が−９０°から＋９０°の範囲では通常の撮影であると判断できる。また画像表示部の回転角度が＋９０°以上の場合には自分撮り撮影であると判断できる。このようにして姿勢検知手段１−７において画像表示部の回転角度を検知し、検知信号を合焦制御回路１−８に送る。
【００２４】
ここでは回転して撮影者に見やすいように角度を調整できる画像表示部を持つカメラ一体型ＶＴＲにおいて、角度を調整できる画像表示部の回転軸に回転角を検出する姿勢検知手段１−７を設ける例を挙げた。しかし姿勢検知手段１−７の設置は画像表示部の回転軸に設けることには限らず、例えばデジタルカメラやカメラ付き携帯電話にあるように、画像表示部ではなく撮像部が回転して撮影者の方向や撮影者と対向する方向を撮影できるものもある。この場合には姿勢検知手段１−７は回転するカメラ部の回転軸に設けることもできる。
【００２５】
本発明においては姿勢検知手段１−７はカメラ部の撮像する方向と画像表示部の画像を表示する方向の相対関係を検出することが目的であり、そのための検知手段であれば何でも良く、回転角検知に限定するものではない。
【００２６】
このようにして通常の撮影なのか、撮影者自身を撮影する自分撮り撮影なのかを姿勢検知手段１−７で検知し、検知した情報は合焦制御回路１−８に送られる。
【００２７】
合焦制御回路１−８はフォーカスモーター１−９を制御して、撮像レンズ１−１のフォーカスを調整する。図１には図示しないが、撮像レンズ１−１内にはフォーカスを調整するフォーカスレンズがあり、光軸上で移動させることにより撮像レンズ１−１から任意の距離にある被写体に合焦することができる。
【００２８】
ここで被写体に合焦していないときには撮像している画像の細かいところがぼやけているため、画像の周波数成分の分布を見ると合焦しているときと比較して高い周波数成分が少なくなる。逆に合焦すると撮像している画像は細かいところまで解像するため、画像の周波数成分の分布を見ると合焦していない画像の周波数成分の分布と比較して高い周波数成分が多く含まれる。
【００２９】
そのため合焦制御回路１−８ではフォーカスモーター１−９を制御して撮像レンズ１−１内の図には記載していないフォーカスレンズを光軸上で移動させながら、そのときに撮像している画像をカメラ信号処理回路１−５から取り込んで、画像中の高い周波数成分の変化を基に合焦制御を行う。具体的にはフォーカスモーター１−９を制御してフォーカスレンズを光軸上で移動させ、移動前と移動後に撮像した画像中の高い周波数成分の量を比較することにより、どちらがより合焦に近いかを判断する。このような制御を連続的に行い、合焦制御回路１−８がフォーカスモーター１−９を制御して撮像レンズ１−１内のフォーカスレンズを制御することにより、撮像した画像中の高い周波数成分の量が多くなるように合焦制御を行う。
【００３０】
図８は本実施例での合焦制御における撮像レンズ１−１の合焦範囲を表した図である。ここで姿勢検知手段１−７が通常の撮影と検知したら、合焦制御回路１−８はフォーカスモーター１−９を駆動して撮像レンズ１−１を最短合焦距離から最遠合焦距離まで制御して合焦制御を行う。
【００３１】
ここで自分撮り撮影の時には、撮像装置がカメラ一体型ＶＴＲの場合にはカメラ一体型ＶＴＲを持ち自分自身を撮影するか、もしくは三脚を用いるにしてもカメラ一体型ＶＴＲのすぐ近くにいると考えられる。また撮像装置がカメラ付き携帯電話の場合には三脚の使用はほぼ考えられず、片手でカメラ付き携帯電話を持ちせいぜいその腕を伸ばす程度であると考えられる。
【００３２】
そのため自分撮り撮影時には被写体である撮影者は撮像装置の近傍にいると予測されるため、合焦制御を行うにあたり合焦制御回路１−８がフォーカスモーター１−９を駆動して撮像レンズ１−１内のフォーカスレンズの制御を行う範囲は、撮像レンズ１−１の最短合焦距離からせいぜい１メートルから２メートル前後の距離までの範囲に制限して良い。
【００３３】
本発明の第二の実施の形態の撮像装置について図面を参照して説明する。本発明の撮像装置における実施の形態では一つもしくは複数の撮像レンズと、撮像レンズと対になる撮像手段と、一つもしくは複数の表示手段を持ち、撮像手段であるカメラ部と表示手段である液晶パネル等の画像表示パネルはそれぞれ相対的な撮像・表示方向を変えることができず、撮像装置に固定されている。
【００３４】
図２は本発明の第二の実施の形態による撮像装置のブロック図である。ここでは撮像部を一つ持ち、画像表示部を二つ持つ撮像装置で説明する。２−１は被写体の光学像を結像する撮像レンズである。２−２は撮像素子であり、前記撮像レンズ２−１は被写体の光学像を撮像素子２−２上に結像し、撮像素子２−２は光学像を電気信号に変換する。２−３はＣＤＳ／ＡＧＣ回路であり、撮像素子２−２から出力された信号の雑音を低減し、その信号レベルを調整する。２−４はＣＤＳ／ＡＧＣ回路２−３から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器である。２−５はＡＤ変換器２−４が出力したデジタル信号から映像信号を生成するカメラ信号処理回路である。２−６はカメラ信号処理回路２−５で生成した映像信号を表示する画像表示パネルの一つである。２−７は前記画像表示パネル２−６と同じくカメラ信号処理回路２−５で生成した映像信号を表示する画像表示パネルである。２−８は前記画像表示パネル２−６と画像表示パネル２−７のどちらかを選択して画像を表示させる選択回路である。２−９はピントをあわせる制御を行う合焦制御回路である。２−１０はピントを合わせるために撮像レンズ２−１を駆動するためのフォーカスモーターである。
【００３５】
図４と図６は本発明の第二の実施の形態のカメラ付き携帯電話を表した図である。図４のように撮影者に対向する被写体を撮影する通常の撮影時には、選択回路２−８はカメラ部の裏側に設けられたカメラ部が撮像する方向とは反対方向に画像を表示する画像表示パネルを選択し、撮影者が撮影者自身を撮影する自分撮り撮影時には選択回路２−８は図６にあるようにカメラ部と同じ面にカメラ部が撮像している方向と同じ方向を向いた画像表示パネルを選択する。
【００３６】
図９と図１０は当該折り畳み式カメラ付き携帯電話を表した図であり、図９は当該携帯電話を開いたときの図であり、通常の撮影時にはこの画像表示部に撮像している画像を表示する。カメラ部はこの画像表示部の裏面にある。図１０は当該携帯電話を折り畳んだ時の図であり、同じ面にカメラ部と自分撮り撮影時に画像を表示するための画像表示部がある。
【００３７】
選択回路２−８による選択は撮影者が行っても良いし、図４と図６と図９と図１０のような折り畳み式カメラ付き携帯電話では、携帯電話を開いてカメラで撮影しているときは撮影者側の画像表示パネルを選択し、携帯電話を折り畳んでカメラで撮影しているときはカメラと同一面にある画像表示パネルを選択するように設けても良い。
【００３８】
このようにして選択回路２−８によりどちらの画像表示手段を選んだかにより、通常撮影であるか自分撮り撮影であるのか判別することができる。選択回路２−８がどちらの画像表示パネルを選択したかの情報は、合焦制御回路２−９に送られる。
【００３９】
合焦制御回路２−９はフォーカスモーター２−１０を制御して、撮像レンズ２−１のフォーカスを調整する。図２には図示しないが、撮像レンズ２−１内にはフォーカスを調整するフォーカスレンズがあり、光軸上で移動させることにより撮像レンズ２−１から任意の距離にある被写体に合焦することができる。
【００４０】
ここで被写体に合焦していないときには撮像している画像の細かいところがぼやけているため、画像の周波数成分の分布を見ると合焦しているときと比較して高い周波数成分が少なくなる。逆に合焦すると撮像している画像は細かいところまで解像するため、画像の周波数成分の分布を見ると合焦していない画像の周波数成分の分布と比較して高い周波数成分が多く含まれる。
【００４１】
そのため合焦制御回路２−９ではフォーカスモーター２−９を制御して撮像レンズ２−１内の図には記載していないフォーカスレンズを光軸上で移動させながら、そのときに撮像している画像をカメラ信号処理回路２−５から取り込んで、画像中の高い周波数成分の変化を基に合焦制御を行う。具体的にはフォーカスモーター２−１０を制御してフォーカスレンズを光軸上で移動させ、移動前と移動後に撮像した画像中の高い周波数成分の量を比較することにより、どちらがより合焦に近いかを判断する。このような制御を連続的に行い、合焦制御回路２−９がフォーカスモーター２−１０を制御して撮像レンズ１−１内のフォーカスレンズを制御することにより、撮像した画像中の高い周波数成分の量が多くなるように合焦制御を行う。
【００４２】
図８は本実施例での合焦制御における撮像レンズ２−１の合焦範囲を表した図であり、選択回路２−８が通常の撮影と検知したら合焦制御回路２−９はフォーカスモーター２−１０を駆動して撮像レンズ２−１を最短合焦距離から最遠合焦距離まで制限無く制御して合焦制御を行う。
【００４３】
ここで自分撮り撮影の時には、撮像装置がカメラ一体型ＶＴＲの場合にはカメラ一体型ＶＴＲを持ち自分自身を撮影するか、もしくは三脚を用いるにしてもカメラ一体型ＶＴＲのすぐ近くにいると考えられる。また撮像装置がカメラ付き携帯電話の場合には三脚の使用はほぼ考えられず、片手でカメラ付き携帯電話を持ちせいぜいその腕を伸ばす程度であると考えられる。
【００４４】
そのため自分撮り撮影時には被写体である撮影者は撮像装置の近傍にいると予測されるため、合焦制御を行うにあたり合焦制御回路２−９がフォーカスモーター２−１０を駆動して撮像レンズ２−１内のフォーカスレンズの制御を行う範囲は、撮像レンズ２−１の最短合焦距離からせいぜい１メートルから２メートル前後の距離までの範囲に制限して良い。
【００４５】
本発明の第二の実施の形態について、一つの撮像部と二つの画像表示部を持つ撮像装置について説明したが、本発明の第二の実施の形態についてはこの組み合わせに限定せず、例えば二つの撮像部と一つの画像表示部の組み合わせなどでも良い。このような二つの撮像部と一つの画像表示部を持つ撮像装置においては、図示しないが選択手段は二つの撮像部のうちどちらかを選択するよう設けられる。このような撮像装置の実施の形態として、例えばカメラ付き携帯電話においては画像表示部の反対の面に通常撮影用のカメラを設け、画像表示部と同じ面に撮影者を撮像するためのカメラを設けるようなことが考えられる。この場合も選択手段の選択した撮像部の設置位置により通常の撮影か自分撮り撮影かを検知し、合焦制御手段は前述のように自分撮り撮影時には通常撮影時より合焦範囲を制限するように制御を行う。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第一の実施の形態におけるカメラ部周辺のブロック図である。
【図２】本発明の第二の実施の形態におけるカメラ部周辺のブロック図である。
【図３】カメラ一体型ＶＴＲにおいて通常の撮影をしていることを表した図である。
【図４】カメラ付き携帯電話において通常の撮影をしていることを表した図である。
【図５】カメラ一体型ＶＴＲにおいて自分撮り撮影をしていることを表した図である。
【図６】カメラ付き携帯電話において自分撮り撮影をしていることを表した図である。
【図７】カメラ一体型ＶＴＲにおいて画像表示部の回転と表示方向を表した図である。
【図８】合焦制御における合焦範囲の制限について表した図である。
【図９】折り畳み式カメラ付き携帯電話を開いたときを表した図である。
【図１０】折り畳み式カメラ付き携帯電話を閉じたときを表した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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